La curvatura e calandratura del tubo in acciaio

Tubi di acciaio curvati e tagliati

La curvatura e calandratura del tubo in acciaio

Questo articolo riguarda le tecniche di curvatura e calandratura del tubo in acciaio ed in acciaio inox. L’acciaio è uno dei metalli più utilizzati nella produzione e nella lavorazione di tubi, tubolari e profili metallici.
I tubi in acciaio curvati sono impiegati per realizzare moltissimi prodotti. Eccone alcuni esempi:

  • Macchinari da giardino
  • Cabine
  • Tettoie
  • Pensiline
  • Corrimani di scale
  • Lampadari
  • Lampioni della luce
  • Trattori
  • Complementi d’arredo urbano, come panchine o porta biciclette
  • Attrezzi fitness
  • Maniglie e maniglioni

 

In questo articolo esaminiamo le differenze principali tra il tubo in acciaio ed il tubo in acciaio inox approfondendone le caratteristiche, i settori di applicazione, gli standard e le tecniche di lavorazione. Ci concentreremo, in particolare, sulla curvatura e sulla calandratura.

Caratteristiche tecniche del tubo in acciaio

La seguente tabella mostra le caratteristiche essenziali per determinare la qualità di un tubo in acciaio o in acciaio inox: allungamento, carico di snervamento, resistenza alla trazione, durezza, tenacità, estetica, peso.

Rotoli coils usati per la produzione dei tubi in acciaio

Come si produce un tubo in acciaio?

Il processo più comune di produzione dei tubi in acciaio ed in acciaio inox utilizza i cd. coils. I coils sono rotoli ricavati dalla lamiera prodotta dalla colata di metallo fuso.Nella prima fase di produzione del tubo in acciaio, i coils vengono tagliati longitudinalmente per formare dei nastri larghi quanto lo sviluppo del diametro del tubo di acciaio che si vuole ottenere.

In un secondo momento, questi rotoli vengono fatti passare in una serie di rulli. Infine il tubo viene saldato per chiuderne le estremità.

Con questo sistema si possono realizzare sia tubi di acciaio tondi che tubolari quadrati e rettangolari. Con l’ausilio di matrici possono essere prodotti vari tipi di profili in acciaio dalle più svariate forme geometriche.

Scopri di più: differenza tra tubi, tubolari e profili metallici

Tipi di tubi in acciaio secondo gli standard UNI – Le leghe

I tubi in acciaio, anche definiti tubi d’acciaio al carbonio, vengono suddivisi in due macro categorie:

  • Acciai dolci: sono tubi d’acciaio molto malleabili e facilmente lavorabili, hanno un’elevata resistenza meccanica alla trazione ed alla compressione, nonché una resilienza superiore
  • Acciai duri: la caratteristica principale di questi tubi di acciaio è la durezza, che tuttavia li rende anche più facilmente soggetti a rotture. I tubi in acciaio duro sono più difficili da lavorare rispetto ai tubi in acciaio dolce. Sono ideali per trattamenti termici, come ad esempio nitrurazione o tempra.

 

Ogni tipo di acciaio viene definito con una sigla che indica le sue caratteristiche.
La seguente tabella mostra il significato delle sigle dell’acciaio.

Impiego: Primo carattere della sigla. Può essere S, E o P S Acciaio per impieghi strutturali
E Acciai per costruzioni meccaniche
P Acciai per impieghi sotto pressione
Carico di snervamento: valore numerico 235 Carico unitario di snervamento minimo Rp=235 N/mm 2
355 Carico unitario di snervamento minimo Rp=355 N/mm 2
Grado di qualità: due caratteri J KV>=27J R (a 20°)
K KV>=40J 0 (a 0°)
I KV>=60J 2 (a – 20°) fino a 6 (a – 60°)
Stato di fornitura: lettera N,M,Q o sigla G1, G2, G3 N Normalizzato
M Da trattamento termomeccanico
Q Bonificato
G1; G2; G3 Efferv; Calmato; Altro
Campo di impiego: lettera L,S o W L Basse temperature
S Impieghi navali
W Corrosione atmosferica

Quindi, considerando la tabella soprastante, la sigla S275JR indica che:

  • S = acciaio per impieghi strutturali
  • 275 = carico unitario di snervamento minimo 275 N7mm2
  • JR = resilienza minima pari a 20°

 

Puoi leggere una chiara classificazione della durezza dell’acciaio in base al tenore del carbonio su Wikipedia. In questa sede ci limiteremo a dire che le caratteristiche del tubo di acciaio, come l’elasticità, la tenacità ed in generale la sua lavorabilità, dipendono dai componenti della sua lega.

Le caratteristiche del tubo di acciaio determinano anche la sua idoneità ad una particolare destinazione d’uso, come ad esempio la costruzione di utensili oppure nel settore edile, la costruzione di edifici.

È importante notare che, fino al 2006, praticamente in ogni Paese vigeva 15una sigla diversa indicante il tipo lega di acciaio. Solo nel 2006 è stato introdotto uno standard che definisce in modo univoco e comune le leghe dell’acciaio.

L’attuale sigla acciaio S275JR ad esempio, non esisteva prima del 2006 e corrispondeva a sigle diverse in Italia, Germania, Spagna e Stati Uniti.

  • Italia: Fe 430 B
  • Germania: St 44-2
  • Spagna: AE 275B
  • Stati Uniti: A 529

 

Come puoi vedere dall’esempio soprastante l’acciaio S355JR in Italia veniva definito FE 510 B, in Germania St 44-2, in Spagna AE355B e negli Stati Uniti A633

Definizione dell’acciaio con il sistema alfanumerico e numerico

Va precisato che fino ad ora abbiamo fatto riferimento allo standard europeo UNI EN alfanumerico, ma esiste anche uno standard UNI EN numerico, come mostra la seguente tabella.
Il sistema alfanumerico designa gli acciai in base all’impiego ed alle caratteristiche meccaniche e fisiche. Il sistema numerico invece definisce l’acciaio con un numero caratteristico di 5 cifre in cui ogni valore ha un proprio significato:

  • La prima cifra è il materiale
  • La seconda e terza cifra indicano il gruppo del materiale della normativa di riferimento
  • La quarta e la quinta indicano l’ordine sequenziale di ogni tipologia di materiale
DENOMINAZIONE UNI EN 10027/1 (alfanumerico) DENOMINAZIONE UNI EN 10027/2 (numerico)
S235JR 1.0038
S235JO 1.0114
S235J2 1.0117
S275JR 1.0117
S275JO 1.0143
S275J2 1.0145
S355JR 1.0045
S355JO 1.0553
S355J2 1.0577
S355K2 1.0596
SJ450JO 1.0590
E295 1.0050
E355 1.0060
E360 1.0070

Il tubo in acciaio inox

Il tubo in acciaio inox viene definito anche acciaio inossidabile in quanto contiene una percentuale (minima) di cromo del 10,5%, che conferisce al tubo d’acciaio la capacità di resistere alla corrosione.
Esistono vari tipi di acciaio inossidabile:

  • Acciai inossidabili martensitici
  • Acciai inossidabili austenitici
  • Acciai inossidabili ferritici
  • Acciai inossidabili austeno-ferritici

Caratteristiche tecniche del tubo in acciaio inossidabile

Gli acciai inox maggiormente utilizzati nella curvatura di tubi sono quelli austenitici, in particolare:

  • AISI 304
  • AISI 316

Cosa significa AISI?

La sigla AISI significa American Iron and Steel Institute, l’associazione americana produttrice di acciaio, da cui deriva la denominazione standard.

ACCIAI INOSSIDABILI
AISI 301
AISI 304
AISI 304L
AISI 310
AISI 310S
AISI 316
AISI 316L
AISI 321
AISI 410
AISI 420
AISI 430

La sigla AISI, che è la denominazione standard dell’acciaio inossidabile, può essere seguita da tre cifre. La seguente tabella indica il significato della prima cifra:

AISI 2XX Acciaio austenitico al cromo- nichel-manganese
AISI 3XX> Acciaio austenitico al cromo-nichel
AISI 4XX Acciaio ferritico o martensitico al cromo
AISI 5X Acciaio martensitico al cromo medio
AISI 6XX Acciaio indurente per precipitazione al cromo.

Le ultime due cifre, che nella tabella non vengono indicati, servono invece per distinguere i diversi tipi di materiale.

 

LA sigla AISI può essere accompagnata anche una lettera, che ha i seguenti significati:

L Presenza di carbonio in percentuali molto basse
Ti Presenza di titanio
F Presenza di zolfo
N Presenza di azoto

Differenza tra il tubo in acciaio ed il tubo in acciaio inox

Questa tabella mostra la differenza nella composizione delle due leghe metalliche: l’acciaio e l’acciaio inox

Lega metallica Composizione
Acciaio Principalmente ferro e carbonio
Acciaio inox Principalmente carbonio, cromo e nichel

La tabella seguente invece mostra alcune differenze tra i tubi in acciaio ed in tubi in acciaio inossidabile concernenti costo, lavorabilità e destinazione d’uso. Consideriamo, in particolare il costo, il prezzo di mercato, l’aspetto della superficie del tubo, la resistenza alla corrosione e la facilità di lavorazioni, in particolare la curvatura, la calandratura e la saldatura.

Tubo in acciaio Tubo in acciaio Inox
Prezzo di mercato Meno costoso Più costoso
Peso uguale uguale
Aspetto della superficie Opaco Luminoso, riflettente
Resistenza alla corrosione No Si
Saldatura Più semplice Più difficile
Destinazione d’uso Tubi non visibili
A meno che non abbiano particolari finiture (tipo verniciatura, zincatura)
Tubi in vista solitamente senza bisogno di particolari trattamenti

Spesso il tubo in acciaio inox viene considerato “migliore” per la sua resistenza alla corrosione e per le sue caratteristiche meccaniche. In realtà, la scelta della lega metallica del tubo – acciaio o acciaio inox – deve essere fatta considerando questi tre fattori:

  • Il prezzo
  • Il peso
  • l’utilizzo finale, ossia la sua destinazione d’uso

Quando è meglio scegliere il tubo in acciaio inox

Il tubo in acciaio inox non è soggetto a corrosione (inossidabile): per questo motivo viene impiegato in ambienti esterni, in particolare ad alta alcalinità (ad esempio nelle aree marittime) o acidità.

Solitamente il tubo in acciaio inox viene preferito al tubo in acciaio anche quando è particolarmente importante l’aspetto estetico della superficie, in quanto il tubo è visibile.
Ecco i settori industriali in cui viene maggiormente impiegato il tubo di acciaio inossidabile:

  • Industria alimentare
  • Settore navale
  • Arredo d’interni, come ad esempio sedie, attaccapanni
  • Arredo urbano
  • Impiantistica
  • Impianti natatori artificiali
  • Settore medicale
  • Attrezzatura fitness

I seguenti video mostrano alcune lavorazioni del tubo in acciaio inox:

In questo video si vede la curvatura di un tubo in acciaio inox Ø20×2 per produrre un maniglione per i sedili di una giostra di un parco divertimenti. La lavorazione è compiuta con la tecnica della calandratura: il tubo ha 4 curve a raggio di curvatura fisso e 3 curve a raggio variabile. La lavorazione è avvenuta con una macchina curvatubi CNC che permette implementare due diversi attrezzature.

In quest’altro video si vedono invece le diverse fasi che servono per lavorare un tubo in acciaio inox. Il tubo verrà impiegato per realizzare dei moderni impianti di spillatura della birra. Dopo la prima fase di taglio del tubo in inox, questo viene tornito ad una estremità. Successivamente viene curvato e infine lavorato su centro di lavoro dove verrà eseguito un foro filettato che, essendo troppo vicino alla parte curvata, non è stato possibile realizzare prima della piegatura a freddo.

Quando è meglio scegliere il tubo in acciaio

Il tubo in acciaio, anche chiamato al carbonio, viene preferito al tubo in acciaio inox quando deve essere saldato. Un altro motivo per cui viene spesso preferito al tubo in acciaio inox è il prezzo, nettamente inferiore.

Infine, spesso viene scelto per la quantità più elevata di finiture che possono essere realizzate nella lavorazione e per la sua maggiore resistenza.

I settori industriali in cui si fa molto uso dei tubi in acciaio sono:

  • Carpenteria leggera
  • Carpenteria medio/pesante
  • Produzione di macchinari agricoli
  • Produzione di cabine per trattori e macchinari vari
  • Produzione di strutture metalliche varie
  • Produzione di spazzatrici industriali
  • Arredamento
  • Macchine per il settore forestale
  • Impianti di risalita
  • Settore ferroviario, in particolare per la produzione di telai per finestrini (anche in alluminio), braccioli dei sedili o maniglie di supporto.

I seguenti video mostrano alcune lavorazioni del tubo in acciaio:

Nel video alcuni tubi in acciaio S355 con sezione 100x100x8 mm. Vengono curvati. Questi tubi verranno utilizzati nella realizzazione di macchinari per il settore agricolo

Curvatura del tubo in acciaio: tecniche e processi

La curvatura e la calandratura sono, insieme alla saldatura ed al taglio laser, le principali lavorazioni del tubo in acciaio.

La curvatura del tubo d’acciaio si svolge con dei particolari macchinari chiamati curvatubi.

Con questa lavorazione del tubo, che avviene tramite un processo di deformazione, a freddo o a caldo, il tubo viene curvato sulla base di un raggio fisso, chiamato per questo motivo raggio di curvatura.

La calandratura del tubo in acciaio si effettua con macchine dette calandre. Il processo di curvatura avviene facendo passare un tubo attraverso 3 o 5 rulli. La calandratura del tubo d’acciaio si differenzia dalla curvatura in quanto è possibile eseguire raggi variabili di curvatura sul tubo.

Inoltre il raggio di curvatura che è possibile imprimere al tubo di acciaio con la tecnica della calandratura è molto più ampio rispetto a quello che si può ottenere con la sua curvatura attraverso la deformazione a freddo.

Il seguente video mostra una serie di tubi, tubolari e profili speciali curvati in acciaio, acciaio inox e alluminio con le nostre macchine curvatubi CNC ad alta precisione.

Altre lavorazioni del tubo in acciaio

I tubi, i tubolari ed i profili in acciaio ed in acciaio inox possono essere lavorati in molti modi diversi, a seconda del loro impiego finale. Molte di queste lavorazioni del tubo possono essere svolte contestualmente sia alla curvatura che alla calandratura del tubo in acciaio:

  • Taglio laser – Macchina che permette di tagliare barre di tubo e di eseguire forature, forature svasate, tagli inclinati, asole e marcature. Il taglio laser è diventato ormai una tecnica di lavorazione del tubo indispensabile: permette di effettuare un taglio al tubo in acciaio con assoluta precisione.
Taglio laser di un tubo in acciaio
  • Saldatura – Processo che permette di assemblare tubi diversi. L’utilizzo finale del tubo curvato in acciaio necessita quasi sempre di un assemblaggio con altri tubi o piastre per permettere di avere un prodotto finito. Leggi l’articolo: La saldatura del tubo metallico
operaio salda dei tubi e dei pezzi metallici
  • Fresatura – Con la fresatura vengono eseguite molteplici lavorazioni quali fori o tagli particolari sul tubo in acciaio attraverso macchinari specifici chiamati centri di lavoro. Principalmente utilizzata per lavorazioni che solitamente si possono eseguire solo dopo che il tubo è stato curvato. (link al video
Fresatura di un tubo in acciaio
  • Tornitura – Lavorazione che permette di ridurre lo spessore del tubo in acciaio.
Macchinario per la tornitura di tubi
  • Schiacciatura – Solitamente usata per schiacciare l’estremità del tubo. Inserire foto
tubo in acciaio inox curvato e schiacciato
  • Marcatura meccanica – La marcatura serve a identificare/nominare ogni singolo tubo prodotto. Questa lavorazione viene eseguita quanto è fondamentale garantire la rintracciabilità dei tubi che compongono un prodotto
  • Rifilatura – Questa lavorazione viene svolta alle estremità del tubo, che devono essere dritte. Nel caso in cui il tubo non abbia un estremità diritta oppure questa sia troppo corta, il tubo verrà curvato con del sovrametallo alle estremità per poi essere rifilato successivamente
Rifilatura di un tubo in acciaio
  • Filettatura – Lavorazione che serve ad eseguire un filetto nel tubo per l’inserimento di una vite. In questo caso il foro deve essere privo di ovalizzazioni per permettere alla vite di essere inserita facilmente.
Filettatura di un tubo in acciaio con trapano
La curvatura e calandratura del tubo in acciaio ultima modifica: 2021-02-18T14:51:24+00:00 da assistente